Kubernetes隔离pod的网络

　　本章介绍如何通过限制pod可以与其他哪些pod通信，来确保pod之间的网络安全。

　　是否可以进行这些配置取决于集群中使用的容器网络插件。如果网络插件支持，可以通过NetworkPolicy资源配置网络隔离。

　　一个NetworkPolicy会应用在匹配它的标签选择器的pod上，指明这些允许访问这些pod的源地址，或这些pod可以访问的目标地址。这些分别由入向（ingress) 和出向（egress)规则指定。这两种规则都可以匹配由标签选择器选出的pod,或者一个namespace中的所有pod，或者通过无类别域间路由（Classless Inter-Domain Routing, CIDR)指定的IP地址段。

　　将介绍这两种规则及全部三种匹配选项。

　　注意：入向规则与Ingress资源无关。

 

1.在一个命名空间中启用网络隔离

　　在默认情况下，某一命名空间中的pod可以被任意来源访问。首先，需要改变这个设定。需要创建一个default-deny NetworkPolicy,它会阻止任何客户端访问中的pod。这个NetworkPolicy的定义如以下代码所示。

#代码13.21 default-deny NetworkPolicy定义: network-policy-default-deny.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: default-deny
spec:
  podSelector:            #空的标签选择器匹配命名空间中的所有pod

　　在任何一个特定的命名空间中创建该NetworkPolicy之后，任何客户端都不能访问该命名空间中的pod。

　　注意:集群中的CNI插件或其他网络方案需要支持NetworkPolicy，否则NetworkPolicy将不会影响pod之间的可达性。

 

2.允许同一命名空间中的部分pod访问一个服务端pod

　　为了允许同一命名空间中的客户端pod访问该命名空间的pod,需要指明哪些pod可以访问。接下来，通过例子来探究如何做到这些。

　　假设在foo namespace中有一个pod运行PostgreSQL数据库，以及一个使用该数据库的网页服务器pod，其他pod也在这个命名空间中运行，然而你不允许它们连接数据库。为了保障网络安全，需要在数据库pod所在的命名空间中创建一个如以下代码清单所示的NetworkPolicy资源。

#代码13.22 为Postgres pod使用的NetworkPolicy:network-policy-postgres.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: postgres-netpolicy
spec:                              #这个策略确保了对具有app=database标签的pod的访问安全性
  podSelector:
    matchLabels:
      app: database
  ingress:                        #它予许来自具有app=webserver标签的pod的访问
  - from:
    - podSelector:
        matchLabels:
          app: webserver
    ports:                             #予许对这个端口访问
    - port: 5432

　　例子中的NetworkPolicy允许具有app=webserver标签的pod访问具有app=database的pod的访问，并且仅限访问5432端口，如图13.4所示。

　　客户端pod通常通过Service而非直接访问pod来访问服务端pod，但这对结果没有改变。NetworkPolicy在通过Service访问时仍然会被执行。

 

 

3.在不同 Kubernetes 命名空间之间进行网络隔离

　　现在来看有另一个多个租户使用同一Kubernetes集群的例子。每个租户有多个命名空间，每个命名空间中有一个标签指明它们属于哪个租户。例如，有一个租户Manning，它的所有命名空间中都有标签tenant:manning。其中的一个命名空间中运行了一个微服务Shopping Cart，它需要允许同一租户下所有命名空间的所有pod访问。显然，其他租户禁止访问这个微服务。

　　为了保障该微服务安全，可以创建如下的NetworkPolicy资源，如以下代码所示。

#代码13.23 为shopping cart微服务中的pod使用的NetworkPolicy: network-policy-cart.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: shoppingcart-netpolicy
spec:
  podSelector:                          #该策略应用于具有app=shopping-cart标签的pod
    matchLabels:
      app: shopping-cart 
  ingress:
  - from:
    - namespaceSelector:         #只有在具有tenant=manning标签的命名空间中运行的pod可以访问该微服务
        matchLabels:
          tenant: manning
    ports:
    - port: 80

　　以上NetworkPolicy保证了只有具有tenant=manning标签的命名空间中运行的pod可以访问Shopping Cart微服务，如图13.5所示。

　　如果shopping cart服务的提供者需要允许其他租户（可能是他们的合作公司）访问该服务，他们可以创建一个新的NetworkPolicy资源，或者在之前的Networkpolicy中添加一条入向规则。

　　注意：在多租户的Kubernetes集群中，通常租户不能为他们的命名空间添加标签（或注释）。否则，他们可以规避基于namespaceSelector的入向规则。

 

4.使用CIDR隔离网络

　　除了通过在pod选择器或命名空间选择器定义哪些pod可以访问NetworkPolicy资源中指定的目标pod，还可以通过CIDR表示法指定一个IP段。例如，为了允许IP在192.168.1.1到192.168.1.255范围内的客户端访问之前提到的shopping-cart的pod， 可以在入向规则中加入如以下代码清单所示的代码。

#代码13.24 在入向规则中指明IP段：network-policy-cidr.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: ipblock-netpolicy
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: shopping-cart
  ingress:
  - from:
    - ipBlock:                                #这条入向规则来自192.168.1.0/24段的客户端的流量
        cidr: 192.168.1.0/24

 

5.限制pod的对外访问流量

　　在之前的所有例子中，已经通过入向规则限制了进入pod的访问流量。然而，也可以通过出向规则限制pod的对外访问流量。以下代码清单展示了一个例子。

#代码13.25 在NetworkPolicy中使用出现规则：network-policy-egress.yaml
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: egress-net-policy
spec:
  podSelector:                      #这个策略应用于包含app=webserver标签的pod
    matchLabels:
      app: webserver
  egress:                               #限制pod的出网流量
  - to:
    - podSelector:                  #webserver的pod只能与有app=webserver标签的pod通信
        matchLabels:
          app: database
    ports:
    - port: 5432

　　以上的NetworkPolicy仅允许具有标签app=webserver的pod访问具有标签app=database的pod，除此之外不能访问任何地址（不论是其他pod，还是任何其他的IP，无论在集群内部还是外部。